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稀土元素资料汇总
稀土元素资料汇总
第一篇
周期系ⅢB族中原子序数为21、39和57~71的17种化学元素的统称。
其中原子序数为57~71的15种化学元素又统称为镧系元素。
稀土元素包括钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥。
通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土元素;钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇称为重稀土元素。
稀土元素是历史遗留下来的名称,通常把不溶于水的固体氧化物叫做土,而在18世纪,这17种元素都是很稀少的尚未被大量发现,因而得名为稀土元素。
现已查明,它们并不稀少,特别是中国的稀土资源十分丰富,有开采价值的储量占世界第一位。
从1794年芬兰J加多林从瑞典斯德哥尔摩附近的于特比镇发现钇开始,一直到1947年美国JA马林斯基从铀的裂变产物中分离出钷,共经历150多年。
已经发现的稀土矿物有250种以上,最重要的有氟碳铈镧矿[(Ce,La)FCO3]、独居石[CePO4,Th3(PO4)4]、磷钇石(YPO4)、黑稀金矿[(Y,Ce,Ca)(Nb,Ta,Ti)2O6]、硅铍钇矿(Y2FeBe2Si2O10)、褐帘石[(Ca,Ce)2(Al,Fe)3Si3O12]、铈硅石[(Ce,Y,Pr)2Si2O7·H2O]。
第二篇
稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称,包含钪Sc、钇Y及镧系中的镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu,共17个元素。
“稀土”一词是十八世纪沿用下来的名称,因为当时用于提取这类元素的矿物比较稀少,而且获得的氧化物难以熔化,也难以溶于水,也很难分离,其外观酷似“土壤”,而称之为稀土。
稀土元素分为“轻稀土元素”和“重稀土元素”:
“轻稀土元素”指原子序数较小的钪Sc、钇Y和镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu。
“重稀土元素”原子序数比较大的钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu。
二、稀土资源及储备状况
由于稀土元素性质活跃,使它成为亲石元素,地壳中还没有发现它的天然金属无水或硫化物,最常见的是以复杂氧化物、含水或无水硅酸盐、含水或无水磷酸盐、磷硅酸盐、氟碳酸盐以及氟化物等形式存在。
由于稀土元素的离子半径、氧化态和所有其它元素都近似,因
此在矿物中它们常与其它元素一起共生。
我国稀土资源占世界稀土资源的80%,以氧化物(REO)计达3600万吨,远景储量实际是1亿吨。
我国稀土资源分南北两大块。
——北方:
轻稀土资源,集中在包头白云鄂博特等地,以后在四川冕宁又有发现。
主要含镧、铈、镨、钕和少量钐、铕、钆等元素;
——南方:
中重稀土资源,分布在江西、广东、广西、福建、湖南等省,以罕见的离子态赋存与花岗岩风化壳层中,主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和镧、钕等元素。
我国的稀土工业也分为南北两大生产体系。
——北方以包钢稀土高科公司和甘肃稀土公司为轴心,构成了以包头稀土资源为主,四川资源为辅的轻稀土产品生产体系。
骨干企业有核工业202厂、包头鹿西罗纳稀土有限公司、包头市和发稀土厂、包头市稀土冶炼厂、哈尔滨稀土材料厂、四川稀土材料厂、四川什邡吉大化工厂、安宁河稀土冶炼厂等。
主要产品有稀土精矿、稀土硅铁合金、混合稀土化合物、富集物、混合金属等。
稀土精矿的生产能力和处理、加工能力达50000吨(REO—氧化物计算)。
——南方以上海跃龙有色金属有限公司为龙头,构成了以江西、广东两省离子型稀土资源为主的中重稀土生产体系。
骨干企业有广州珠江冶炼厂、广东阳江稀土厂、江苏新威集团、江苏溧阳方正稀土总厂、江阴加华稀土冶炼厂、江苏江飞稀土冶炼厂、江西龙南稀土公司、江西寻乌稀土公司、江西省稀土公司、江西核工业713矿等。
主要产品为各种高纯单一稀土化合物和金属、富集物、混合金属和合金。
分离总规模已超过10000吨,并开始大规模加工分离北方轻稀土原料。
四、稀土元素的应用范围
目前稀土元素的应用蓬勃发展,已扩展到科学技术的各个方面,尤其现代一些新型功能性材料的研制和应用,稀土元素已成为不可缺少的原料。
1、稀土元素在传统产业领域中应用
——农业领域:
目前发展有稀土农学、稀土土壤学、稀土植物生理学、稀土卫生毒理学和稀土微量分析学等学科。
稀土作为植物的生长、生理调节剂,对农作物具有增产、改善品质和抗逆性三大特征;同时稀土属低毒物质,对人畜无害,对环境无污染;合理使用稀土,可使农作物增强抗旱、抗涝和抗倒伏能力。
当前我国农田施用稀土面积达5000—7000万亩/年,为国家增产粮、棉、豆、油、糖等6—8亿公斤,直接经济效益为10—15亿元,年消费稀土1100—1200吨。
——冶金工业领域:
稀土在冶金工业中应用量很大,约占稀土总用量的1/3。
稀土元素容易与氧和硫生成高熔点且在高温下塑性很小的氧化物、硫化物以及硫氧化合物等,钢水中加入稀土,可起脱硫脱氧改变夹杂物形态作用,改善钢的常、低温韧性、断裂性、减少某些钢的热脆性并能改善加热工性和焊接件的牢固性。
稀土在铸铁中作为石墨球化剂、形核剂核对有害元素的控制剂,提高铸件质量,对铸件的机械性能有很大改善,主要用于钢锭模、轧锟、铸管和异型件四个方面。
在有色合金方面应用,对以有色金属为基的各种合金都有良好的作用,改善合金的物理和机械性能。
应用最多的使铝、镁、铜三个系列。
——石油化工领域:
稀土用于石油裂化工业中的稀土分子筛裂化催化剂,特点是活性高、选择性好、汽油的生产率高。
稀土在这方面的用量很大。
——玻璃工业领域:
稀土在玻璃工业中有三个应用:
玻璃着色、玻璃脱色和制备特种性能的玻璃。
用于玻璃着色的稀土氧化物有钕(粉红色并带有紫色光泽)、镨玻璃为绿色(制造滤光片)等;二氧化铈可将玻璃中呈黄绿色的二价铁氧化为三价而脱色,避免了过去使用砷氧化物的毒性,还可以加入氧化钕进行物理脱色;稀土特种玻璃如铈玻璃(防辐射玻璃)、镧玻璃(光学玻璃)。
——陶瓷工业领域:
稀土可以加入陶瓷和瓷釉之中,减少釉和破裂并使其具有光泽。
稀土更主要用做陶瓷的颜料,由于稀土元素有未充满的4f电子,可以吸收或发射从紫外、可见到红外光区不同波长的光,发射每种光区的范围小,导致陶瓷的颜色更柔和、纯正,色调新颖,光洁度好。
如黄色、紫罗兰色、绿色、桃红色、橙色、棕色、黑色等。
稀土氧化物可以制造耐高温透明陶瓷(应用于激光等领域)、耐高温坩埚(冶金)。
——电光源工业领域:
稀土作为荧光灯的发光材料,是节能性的光源,特点是光效好、光色好、寿命长。
比白炽灯可节电75—80%。
2、稀土元素在高新技术产业中应用
——显示器的发光材料:
稀土元素中钇、铕是红色荧光粉的主要原料,广泛应用于彩色电视机、计算机及各种显示器。
目前,我国年产彩电红粉300—400吨,计算机显示器红粉50—100吨,以满足国产3500万支彩显管和近百万支显示器的需求。
——磁性材料:
钕、钐、镨、镝等是制造现代超级永磁材料的主要原料,其磁性高出普通永磁材料4—10倍,广泛应用于电视机、电声、医疗设备、磁悬浮列车及军事工业等高新技术领域。
据专家预测,本世纪末此类材料产值将达到35亿美元。
我市南开大学研究开发出拥有自主知识产权的钕铁硼永磁材料就属此类,现正与肯达集团合作进行产业化。
——储氢材料:
稀土与过渡元素的金属间化合物MMNi5(MM为混合稀土金属)和LaNi5是优良的吸氢材料,被称为氢海绵。
其最为成功的应用是制造二次电池——金属氢化物电池,即镍氢电池。
其等体积充电容量是目前广泛使用的镍镉电池的2倍,充放电循环寿命和输出电压与镍镉电池一样,但没有了镉污染。
我市南开大学在储氢材料研究开发上有很大优势,通过863项目,和平海湾公司已开始了镍氢电池产业化工作。
——激光材料:
稀土离子是固体激光材料和无机液体激光材料的最主要的激活剂,其中以掺Nd3+的激光材料研究得最多,除钇铝石榴石(YAG)、铝酸钇(YAP)玻璃等基质外,高稀土浓度激光材料可能称为特殊应用的材料。
——精密陶瓷:
氧化钇部分稳定的氧化镐是性能十分优异的结构陶瓷,可制作各种特殊用途的刀剪;可以制作汽车发动机,因其具有高导热、低膨胀系数、热稳定性能好、在1650℃下工作强度不降低,导致发动机马力大、省燃料等优点。
——催化剂:
稀土除用于制造石油裂化催化剂外,广泛应用于很多化学反应,如稀土氧化物LaO3、Nd2O3和Sm2O3用于环己烷脱氢制苯,用LnCoO3代替铂催化氧化氨制硝酸。
并在合成异戊橡胶、顺丁橡胶的生产中作为催化剂。
汽车尾气需要将CH、CO氧化,对NOX进行还原处理,以解决目前城市空气污染问题。
稀土元素是汽车尾气净化催化剂的主要原料。
我市化工研究院在这方面有很强的优势,可推动形成一个汽车尾气净化器产品。
——高温超导材料:
近几年研究表明,许多单一稀土氧化物及其某些混合稀土氧化物是高温超导材料的重要原料。
一旦高温超导材料进入实用,整个世界将起翻天覆地的变化。
目前,我国在稀土超导材料的成材研究方面取得了有意义的突破。
第三篇
一、稀土元素的意义
二、稀土元素的组成
三、稀土元素的制备
四、17种稀土元素名称的由来及用途浅说
一、稀土元素的意义
稀土元素是从比较稀少的矿物中发现的,“土”原指不溶于水的物质,故称稀土。
英文RareEarthElement(简写RE或R)。
稀土家族是来自镧系的15个元素,加上与镧系相关密切的钪和钇共17种元素。
它们是:
镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。
你若想用中文呼唤这个家族的某个成员,不用管那贴在一旁的“金”,直接喊边上的“名”,包你八九不离十。
稀土是一个神奇的家族。
天然的稀土元素常常是结伴同行,人们必须想方设法才能把它们分离。
人类在认知稀土的早期,常常在得到某种稀土元素时,却不知道还有别的“顽皮”的元素隐藏其中,或者无法将不愿分手的伙伴分开。
比如“镧”就是在“铈”中发现的,它的名字“La”就是希腊语“隐藏”一词的缩写。
“镨钕”在希腊语中意为“双生子”,“镨钕”是在“镧”中间发现的,而40年以后,它们才得以被分离成两个元素,所以一个就叫“镨”,另一个则取名“钕”。
还有,“钐”是在“镨钕”中发现的,“钆”又是在“钐”中发现的……。
由于特殊的原子结构,稀土家族的成员非常的活泼,且个个身手不凡,魔力无边。
它们与其他元素结合,便可组成品类繁多、功能千变万化、用途各异的新型材料,且性能翻番提高,被称作当代的“工业味精”。
如:
在超音速飞机中应用含稀土的АЦР1和ЖП207合金,可在400℃以下长期工作,它是现今高温性能最好的合金之一,它的持久强度比一般铝合金可提高1~2倍;
钢中加入稀土后,制成的薄料横向冲击韧性提高50%以上,耐腐蚀性能提高60%,而每吨钢只要加稀土300克左右,作用十分显著,真可谓四两拨千斤;
稀土添加在酸性纺织染料中,可以提高上染率、调整染料和纤维的亲和力、提高染色牢度、改善纤维的色泽、外观质量及手感柔软度、并可节约染料及减少环境污染和减轻劳动强度等;
稀土元素可以提高植物的叶绿素含量、增强光合作用、促进根系的发育和对养分的吸收。
还能促进种子萌发、促进幼苗生长,还具有使作物增强抗病、抗寒、抗旱的能力;
用稀土钷作热源,可为真空探测和人造卫星提供辅助能量。
钷电池可作为导弹制导仪器及钟表的电源,此种电池体积小,能连续使用数年之久。
在今天的世界上,无论是航天、航空、军事等高科技领域,还是人们的日常生活用品,无论工业、农牧业、还是化学、生物学、医药,稀土的应用及其作用几乎是无所不在,无所不能。
二、稀土元素的组成
稀土元素的组成(RareEarthElement)
周期系ⅢB族中原子序数为21、39和57~71的17种化学元素的统称。
其中原子序数为57~71的15种化学元素又统称为镧系元素。
稀土元素包括钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥。
通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土元素[1];钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇称为重稀土元素。
稀土元素是历史遗留下来的名称,通常把不溶于水的固体氧化物叫做土,而在18世纪,这17种元素都是很稀少的尚未被大量发现,因而得名为稀土元素。
现已查明,它们并不稀少,特别是中国的稀土资源十分丰富,有开采价值的储量占世界第一位。
从1794年芬兰J加多林从瑞典斯德哥尔摩附近的于特比镇发现钇开始,一直到1947年美国JA马林斯基从铀的裂变产物中分离出钷,共经历150多年。
已经发现的稀土矿物有250种以上,最重要的有氟碳铈镧矿[(Ce,La)FCO3]、独居石[CePO4,Th3(PO4)4]、磷钇石(YPO4)、黑稀金矿[(Y,Ce,Ca)(Nb,Ta,Ti)2O6]、硅铍钇矿(Y2FeBe2Si2O10)、褐帘石[(Ca,Ce)2(Al,Fe)3Si3O12]、铈硅石[(Ce,Y,Pr)2Si2O7·H2O]。
周期表中IIIB族钪、钇和镧系元素之总称,包括钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Tb)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。
其中钷是人造放射性元素。
在自然界中主要矿物有独居石、铈硅石、铈铝石、黑稀金矿和磷酸钇矿。
因其天然丰度小,又以氧化物或含氧酸盐矿物共生形式存在,故得名。
他们都是很活泼的金属,性质极为相似,常见化合价+3,其水合离子大多有颜色,易形成稳定的配化合物。
溶剂萃取和离子交换是目前分离稀土的较好方法。
镧、铈、镨、钕等轻稀土金属,由于熔点较低,在电解过程可呈熔融状态在阴极上析出,故一般均采用电解法制取。
可用氯化物和氟化物两种盐系,前者以稀土氯化物为原料加入电解槽,后者则以氧化物的形式加入。
常用的氯化物体系为KCl-RECl3他们在工农业生产和科研中有广泛的用途,在钢铁、铸铁和合金中加入少量稀土能大大改善性能。
用稀土制得的磁性材料其磁性极强,用途广泛。
在化学工业中广泛用作催化剂。
稀土氧化物是重要的发光材料、激光材料。
三、稀土元素的制备
稀土元素的制备是一个相当复杂的过程,首先利用化学处理从氟碳铈镧矿或独居石中获得稀土氯化物或氧化物的混合物,然后再进行单一稀土元素的分离和提取,方法有:
①溶剂萃取法。
利用稀土元素在水和有机溶剂中分配的不同,将稀土的盐类与有机相及水相多次接触,不断地进行再分配而将它们一一分离,此法具有规模大和连续生产的优点。
②离子交换法。
利用稀土元素与离子交换剂结合的稳定程度不同将它们一一分离。
这是分离某些高纯的稀土元素最有效的方法。
此法的缺点是规模小,生产周期长。
稀土金属的制备方法有:
①金属热还原法。
常用钙、锂、钠、镁等金属做还原剂,还原稀土金属的卤化物。
②熔盐电解法。
可电解稀土卤化物与碱金属、碱土金属卤化物的熔盐。
进一步纯制可采用真空熔炼法、真空蒸馏法、电迁移法和区域熔炼法。
稀土元素的早期应用只限于混合稀土金属与铁形成合金制打火石,硝酸铈用于浸泡汽油灯纱罩。
后来用途大为开拓,在炼钢中用作脱氧剂和脱硫剂,用于铸造球墨铸铁。
在玻璃工业中用作抛光粉以及玻璃脱色和玻璃着色,用于制彩色陶瓷器皿。
稀土-钴硬磁材料具有高剩磁、高矫顽力等优点。
稀土氧化物用作彩色电视荧光粉、日光灯用三基色荧光粉以及激光材料。
稀土氯化物用于制造微球分子筛,用于石油催化裂化的催化剂等。
四、17种稀土元素名称的由来及用途浅说
镧(La)
“镧”这个元素是1839年被命名的,当时有个叫“莫桑德”的瑞典人发现铈土中含有其它元素,他借用希腊语中“隐藏”一词把这种元素取名为“镧”。
从此,镧便登上了历史舞台。
镧的应用非常广泛,如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料(兰粉)、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。
她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中,光转换农用薄膜也用到镧,在国外,科学家把镧对作物的作用赋与“超级钙”的美称。
铈(Ce)
“铈”这个元素是由德国人克劳普罗斯,瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的,以纪念1801年发现的小行星——谷神星。
铈广泛应用于
(1)铈作为玻璃添加剂,能吸收紫外线与红外线,现已被大量应用于汽车玻璃。
不仅能防紫外线,还可降低车内温度,从而节约空调用电。
从1997年起,日本汽车玻璃全加入氧化铈,1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨,美国约一千多吨。
(2)目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中,可有效防止大量汽车废气排到空气中。
美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。
(3)硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中,可对塑料着色,也可用于涂料、油墨和纸张等行业。
目前领先的是法国罗纳普朗克公司。
(4)Ce:
LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器,通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器,还可用于医学。
铈应用领域非常广泛,几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。
如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。
镨(Pr)
大约160年前,瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素,但它不是单一元素,莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似,便将其定名为“镨钕”。
“镨钕”希腊语为“双生子”之意。
大约又过了40多年,也就是发明汽灯纱罩的1885年,奥地利人韦尔斯巴赫成功地从“镨钕”中分离出了两个元素,一个取名为“钕”,另一个则命名为“镨”。
这种“双生子”被分隔开了,镨元素也有了自己施展才华的广阔天地。
镨是用量较大的稀土元素,其主要用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。
(1)镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中,其与陶瓷釉混合制成色釉,也可单独作釉下颜料,制成的颜料呈淡黄色,色调纯正、淡雅。
(2)用于制造永磁体。
选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料,其抗氧性能和机械性能明显提高,可加工成各种形状的磁体。
广泛应用于各类电子器件和马达上。
(3)用于石油催化裂化。
以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂,可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。
我国70年代开始投入工业使用,用量不断增大。
(4)镨还可用于磨料抛光。
另外,镨在光纤领域的用途也越来越广。
钕(Nd)
伴随着镨元素的诞生,钕元素也应运而生,钕元素的到来活跃了稀土领域,在稀土领域中扮演着重要角色,并且左右着稀土市场。
钕元素凭借其在稀土领域中的独特地位,多年来成为市场关注的热点。
金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料。
钕铁硼永磁体的问世,为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。
钕铁硼磁体磁能积高,被称作当代“永磁之王”,以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业。
阿尔法磁谱仪的研制成功,标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。
钕还应用于有色金属材料。
在镁或铝合金中添加1.5~2.5%钕,可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性,广泛用作航空航天材料。
另外,掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束,在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。
在医疗上,掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。
钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。
随着科学技术的发展,稀土科技领域的拓展和延伸,钕元素将会有更广阔的利用空间。
钷(Pm)
1947年,马林斯基(J.A.Marinsky)、格伦丹宁(L.E.Glendenin)和科里尔(C.E.Coryell)从原子能反应堆用过的铀燃料中成功地分离出61号元素,用希腊神话中的神名普罗米修斯(Prometheus)命名为钷(Promethium)。
钷为核反应堆生产的人造放射性元素。
钷的主要用途有
(1)可作热源。
为真空探测和人造卫星提供辅助能量。
(2)Pm147放出能量低的β射线,用于制造钷电池。
作为导弹制导仪器及钟表的电源。
此种电池体积小,能连续使用数年之久。
此外,钷还用于便携式X-射线仪、制备荧光粉、度量厚度以及航标灯中。
钐(Sm)
1879年,波依斯包德莱从铌钇矿得到的“镨钕”中发现了新的稀土元素,并根据这种矿石的名称命名为钐。
钐呈浅黄色,是做钐钴系永磁体的原料,钐钴磁体是最早得到工业应用的稀土磁体。
这种永磁体有SmCo5系和Sm2Co17系两类。
70年代前期发明了SmCo5系,后期发明了Sm2Co17系。
现在是以后者的需求为主。
钐钴磁体所用的氧化钐的纯度不需太高,从成本方面考虑,主要使用95%左右的产品。
此外,氧化钐还用于陶瓷电容器和催化剂方面。
另外,钐还具有核性质,可用作原子能反应堆的结构材料,屏敝材料和控制材料,使核裂变产生巨大的能量得以安全利用。
铕(Eu)
1901年,德马凯(Eugene-AntoleDemarcay)从“钐”中发现了新元素,取名为铕(Europium)。
这大概是根据欧洲(Europe)一词命名的。
氧化铕大部分用于荧光粉。
Eu3+用于红色荧光粉的激活剂,Eu2+用于蓝色荧光粉。
现在Y2O2S:
Eu3+是发光效率、涂敷稳定性、回收成本等最好的荧光粉。
再加上对提高发光效率和对比度等技术的改进,故正在被广泛应用。
近年氧化铕还用于新型X射线医疗诊断系统的受激发射荧光粉。
氧化铕还可用于制造有色镜片和光学滤光片,用于磁泡贮存器件,在原子反应堆的控制材料、屏敝材料和结构材料中也能一展身手。
钆(Gd)
1880年,瑞士的马里格纳克(G.deMarignac)将“钐”分离成两个元素,其中一个由索里特证实是钐元素,另一个元素得到波依斯包德莱的研究确认,1886年,马里格纳克为了纪念钇元素的发现者研究稀土的先驱荷兰化学家加多林(GadoLinium),将这个新元素命名为钆。
钆在现代技革新中将起重要作用。
它的主要用途有:
(1)其水溶性顺磁络合物在医疗上可提高人体的核磁共振(NMR)成像信号。
(2)其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射线荧光屏的基质栅网。
(3)在钆镓石榴石中的钆对于磁泡记忆存储器是理想的单基片。
(4)在无Camot循环限制时,可用作固态磁致冷介质。
(5)用作控制核电站的连锁反应级别的抑制剂,以保证核反应的安全。
(6)用作钐钴磁体的添加剂,以保证性能不随温度而变化。
另外,氧化钆与镧一起使用,有助于玻璃化区域的变化和提高玻璃的热稳定性。
氧化钆还可用于制造电容器、x射线增感屏。
在世界上目前正在努力开发钆及其合金在磁致冷方面的应用,现已取得突破性进展,室温下采用超导磁体、金属钆或其合金为致冷介质的磁冰箱已经问世。
铽(Tb)
1843年瑞典的莫桑德(KarlG.Mosander)通过对钇土的研究,发现铽元素(Terbium)。
铽的应用大多涉及高技术领域,是技术密集、知识密集型的尖端项目,又是具有显著经济效益的项目,有着诱人的发展前景。
主要应用领域有:
(1)荧光粉用于三基色荧光粉中的绿粉的激活剂,如铽激活的磷酸盐基质、铽激活的硅酸盐基质、铽激活的铈镁铝酸盐基质,在激发状态下均发出绿色光。
(2)磁光贮存材料,近年来铽系磁光材料已达到大量生产的规模,用Tb-Fe非晶态薄膜研制的磁光光盘,作计算机存储元件,存储能力提高10~15倍。
(3)磁光玻璃,含铽的法拉第旋光玻璃是制造在激光技术中广泛应用的旋转器、隔离器和环形器的关键材料。
特别是铽镝铁磁致伸缩合金(TerFenol)的开发研制,更是开辟了铽的新用途,Terfenol是70年代才发现的新型材料,该合金中有一半成份为铽和镝,有时加入钬,其余为铁,该合金由美国依阿华州阿姆斯实验室首先研制,当Terfenol置于一个磁场中时,其尺寸的变化比一般磁性材料变化大,这种变化可以使一些精密机械运动得以实现。
铽镝铁开始主要用于声纳,目前已广泛应用于多种领域,从燃料喷射系统、液体阀门控制、微定位到机械致动器、太空望远镜的调节机构和飞机机翼调节器等领域。
镝(Dy)
1886年,法国人波依斯包德莱成功地将钬分离成两个元素,一个仍称为钬,而另一个根据从钬中“难